JP5414091B2 - ストロー接着装置 - Google Patents

Description

本発明は、包装容器にストローを接着する装置に関する。

紙包装容器は、牛乳、ジュースなどの液体食品を包装するために広く用いられいる。紙包装容器は、紙基材の外面及び内面が、ポリエチレン樹脂等の熱接着性樹脂によって被覆されることにより形成された包材から成る。

包装容器には、頂壁が平坦なレンガ型、多面体型等がある。このうち、消費者が一度で飲み切ることができる容量を有する包装容器においては、頂壁にストロー穴が形成され、ストローを収容するストロー袋が容器側壁に貼着される。図３は、ストローが付された包装容器の斜視図である。

図３において、液体食品を収容する包装容器１は、頂壁２、背壁３、前壁（図示せず）及び底壁（図示せず）を持つ。頂壁２には、ストロー穴４が形成される。背壁３には、ストロー袋５とその袋に収納されたストロー６が接着されている。購入者は、包装容器の背壁３からストロー袋５を引き剥がし、ストロー穴４にストロー６を差し込み唇を当て、液体食品を飲用することができる。

ストロー袋６を背壁３に接着するために、従来、ホットメルト接着剤が使用される。そのために、加熱されて溶融させられたホットメルト接着剤が、ホットメルトガンに装填され、ホットメルトガンによって背壁３の所定の接着箇所に向けて射出され、背壁３に付着させられる。次いで、ストロー袋６が付着したホットメルト接着剤に押し付けられ、ホットメルト接着剤が冷却して接着固定される。

包装容器にストローを接着する装置としては、ストロー帯から切り離されたストローを保持し、搬送中の包装容器の接着位置にストローを押し付けて接着係合させるアーム部を備えたストローアプリケート装置であって、アーム部に、ストローを保持するための吸引力を発揮し得るクランプピースを有するアーム本体と、アーム本体に固定されたシャフトとを設け、アーム部のシャフトを摺動自在に支承し、軸受内に支承されたシャフトを往復運動させ、かつ、アーム部のアーム本体を軸受の回動し得る方向に旋回運動させるクランクとを設けて、クランプピースを略楕円軌跡を描くように移動させ、略楕円軌跡の一部を移動するクランプピースが、包装容器の搬送方向と一致する方向に移動しながらストローを包装容器の接着箇所に押し付ける装置がある。（特許文献１参照）
特許第２７３８４３７号公報

しかしながら、溶融中に接着する必要から多量のホットメルト接着剤が必要になり、材料コストを押し上げ、包装容器の器壁とストロー袋との間から多量のホットメルト接着剤がはみ出して不細工な外観を呈する不都合がある。
包装容器の器壁とストロー袋との間は、ストロー袋が薄いフィルムから形成され、包装容器の器壁は平らではなく、若干膨らんだり、凹んだりしている。
この発明は、上記の課題及び不都合を解消することができる装置を提供することを目的とする。

この発明を理解するための参考態様（以下、「参考態様」という）の方法は、包材の最外層に熱接着性樹脂が使用された包装容器を搬送し、ストロー袋に包装されたストローを準備し、包装容器の搬送方向における接着ステーションにおいて、ストローを包装容器側壁にストロー袋を介して接着する方法であって、
ストロー袋が、透明又は半透明性かつ熱融着性フィルムからなり、
接着ステーションにおいて、包装容器の側壁にストロー袋と共にストローを当て、ストロー袋の接着箇所にレーザー光線を照射しながら、ストロー袋が包装容器の側壁に密着するようにストロー袋の接着箇所に風圧を付与する。

参考態様に於いて、レーザー光線が、半導体レーザーから照射され、９１０ｎｍから９７０ｎｍの波長を有し、接着箇所に風圧を付与して非接触でストロー袋を包装容器の側壁に密着させる。

参考態様に於いて、レーザー光線が、半導体レーザーから照射され、８０８ｎｍから９８０ｎｍの波長を有する。

この発明のストロー接着装置は、包材の最外層に熱接着性樹脂が使用された包装容器を搬送する搬送手段と、ストロー袋に包装されたストローを準備するストロー供給手段と、ストローを包装容器の側壁にストロー袋を介して接着する包装容器の搬送方向における接着ステーションとを含むストロー接着装置であって、
ストロー袋が、透明又は半透明性かつ熱融着性フィルムからなり、
接着ステーションが、包装容器の側壁にストロー袋と共にストローを当て、ストロー袋の接着箇所にレーザー光線を照射する照射手段と、照射時に、ストロー袋が包装容器の側壁に密着するようにストロー袋の接着箇所に風圧を付与する風圧付与手段と、を備える。

この発明の特徴では、照射手段が、短筒状照射口と、筒状照射口の内に接着箇所を臨むように配設されたレーザー光線の出射端と、筒状照射口の内に接着箇所を臨むように配設された風圧付与手段からの吐出口と、を有する。

この発明による接着装置では、包材の最外層に熱接着性樹脂が使用された包装容器を搬送し、ストロー袋に包装されたストローを準備し、包装容器の搬送方向における接着ステーションにおいて、ストローを包装容器側壁にストロー袋を介して接着する。
得られた包装容器は、容器器壁にストロー袋とその袋に収納されたストローが接着されている。消費者は、包装容器の壁からストロー袋を引き剥がし、ストロー穴などにストロー６を差し込み唇を当て、液体食品を飲用することができる。

この発明による接着装置では、接着ステーションにおいて、包装容器の側壁にストロー袋と共にストローを当て、ストロー袋の接着箇所にレーザー光線を照射する。
ストロー袋の熱可塑性材料が、包装容器の側壁と溶接・接着するとき、レーザー、特に、半導体レーザーを用いる。例えば、半導体レーザーを用いる場合、使用されるレーザーの波長は８０８ｎｍから９８０ｎｍが一般的である。この波長では、アクリル、ポリカーボネ−ト、スチレン、ポリオレフィンなど熱可塑性材料（ストロー袋の）には吸収されずほぼ９０％が透過する。
この発明による接着方法では、ストロー袋が、レーザー光線、特に、半導体レーザー光に対して、透明又は半透明性かつ熱融着性フィルムからなる。

この発明による接着装置では、光吸収性の良い（例えば、添加剤を添加した）包装容器の側壁の上に、ストロー袋の透明又は半透明性かつ熱融着性フィルムを載せ、溶接・接着部が互いに密着するよう圧接して、透明なフィルムを通してレーザーを照射し、側壁側を過熱溶融して、互いを溶接・接着させる。
このとき、発生する熱量は、照射されたレーザーのエネルギーと、その照射時間、レーザーを吸収する効率によって決まる。側壁の側の発生した熱が、ストロー袋のフィルム側を加熱溶融して、溶着・接着する。

この発明による接着装置では、ストロー袋の接着箇所にレーザー光線を照射しながら、ストロー袋が包装容器の側壁に密着するようにストロー袋の接着箇所に風圧を付与する。
ストロー袋の接着箇所が包装容器の側壁に密着していることが重要である。紙包装容器にストローをつける場合、ストロー袋のフィルムを透過させてレザーを照射し、容器包材表面の外面の最外層に熱接着性樹脂（ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリオレフィンなど）を、所定接着部分に光吸収の良い顔料を含んだインクで印刷し、発熱溶融させて互いを溶着する、あるいは、ストロー袋のフィルム自体の光吸収効率を上げて発熱溶融し、容器外面熱接着性樹脂と溶着する。これらの場合、レーザーを照射して加熱溶融し、互いが溶着し、冷却固化する間、ストロー袋のフィルムを容器壁に密着させておくことが重要である。
特に、ストローの貼着・接着は、紙包装容器に内容物を充填シール後に行い、このとき、ストロー袋のフィルムを圧接するためのカウンタープレッシャーを容器から得ることが難しい。
この発明では、レーザー光線を照射しながら、ストロー袋が包装容器の側壁に密着するように風圧を付与する。
ストローラダーを紙容器壁に熱溶着するとき、一般には、ストローの両脇の２点を上下に、４点を溶着する。容器器壁は平らではなく、若干膨らんだり、凹んだりしていても、４点を機械的な手段で均等に容器壁に圧接することができる。

この発明による接着装置では、風圧を付与するので、エアーはフィルムの上面を冷却し、過加熱で損傷を受けるリスクが大幅に低減し、過加熱があったとしてもフィルムの上面が冷却されてフイルムに貫通孔ができることがない。

この発明の好ましい態様に於いて、接着箇所に風圧を付与して非接触でストロー袋を包装容器の側壁に密着させる。
この装置では、ストローを容器上に搬送・移送しながら、非接触でストロー袋フィルムを容器パネルに密着させる。そのために、レーザー光線を照射する先端からエアーを噴出するため、ストロー袋フィルムから蒸散したガス、塵、煙、ススがストロー袋フィルムに付着・混入することが無く、レーザー光線を照射する先端を汚すこともない。

この発明による接着装置では、多量のホットメルト接着剤を消費することが無く、接着剤も不要である。材料コストを低く抑え、包装容器の器壁とストロー袋との間から多量のホットメルト接着剤がはみ出して不細工な外観を呈することもない。
包装容器の器壁とストロー袋との間が密着して接着されるので、有効に的確に接着することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、この発明によるストロー接着装置の照射手段及び風圧付与手段との実施例を概略的に示す側断面図である。
図２は、この発明によるストロー接着装置に使用されるストローアプリケータの概略正面図である。
図３は、この発明に使用できる包装容器及びストロー（ストロー袋入り）の一例を示す斜視図である。

図３において、液体食品を収容する包装容器１は、頂壁２、背壁３、前壁（図示せず）及び底壁（図示せず）を持つ。頂壁２には、ストロー穴４が形成される。背壁３には、ストロー袋５とその袋に収納されたストロー６が接着されている。
包装容器１は、包材を所定の形状に折り曲げることによって形成される。包材は、紙基材、紙基材の外面を被覆する最外層熱接着性樹脂（材料）、及び紙基材の内面を被覆する最内層から成り、必要に応じて紙基板と最内層との間に、アルミニウム箔等から成るバリヤ層が形成される。また、最外層及び最内層には、ポリエチレンなどの熱接着性樹脂が使用される。ストロー袋には棒状体としてのストローが収容される。

図２に、この発明によるストロー接着装置に使用されるストローアプリケータを示す。
コンベヤ２０は、包装容器１を矢印Ａ方向に一定の速度で搬送する搬送手段である。コンベヤ２０は、コンベヤ用駆動手段で駆動することによって走行する。コンベヤ２０の走行方向における所定の位置(接着ステーション)Ｂにおいて、ストローアプリケータ２１が設けられている。

リールから繰り出された帯状のストローラダー２２は、２枚のフィルム７間に複数のストローを等ピッチで並列に配設し、各ストロー間をヒートシールすることによって形成され、ストロー袋５の連続包装体である。ストローラダー２２におけるヒートシールされた部分を切断することによって、各ストローを収容したストロー袋６が形成される。

各ストロー袋を容器背壁に押し付けるストローアプリケータ２１は、ストロー供給部２３、カッティング部２４、及びストロー押付手段２５を備える。ストロー供給部２３は、矢印Ｃ方向に間欠的に回転させられるドラム２６を備える。
ドラム２６は、シャフトによって支持され、ドラムの外周縁には、円周方向における複数箇所に、ストローを保持するための溝が等ピッチで形成される。

ドラム２３の外周に、ストローラダー２２が巻き付けられ、ストローラダー２２はカッティング部２４において刃によって切断され、ストローラダー２２から各ストロー袋５が切り離される。カッティング部２４は、刃を矢印Ｄ方向に移動させ、ストローラダー２２を切断する。

ストロー押付手段２５は、揺動自在に支持されたアーム本体、アーム本体に一端が接続されたシャフト、及びシャフトを矢印Ｅ方向において摺動自在に支持する軸受を備え、アーム本体は揺動させられる。そのために、アーム本体と原動軸とがクランクによって連結され、クランクは回転させられる。アーム本体の先端には、ストロー袋を保持するクランプピースが取り付けられ、クランプピースは、アーム本体の揺動に伴って楕円形に近い循環軌跡を描きながら矢印Ｅ方向に旋回させられる。

包装容器１がストロー袋押付位置Ｂに到達すると、ストロー押付手段２５を作動させる。クランクを回転させてアーム本体を揺動させ、クランプピースを旋回させ、ストロー袋を容器１の器壁に押し付ける。

接着ステーションＢには、包装容器１の側壁にストロー袋５と共にストロー６を当て、ストロー袋５の接着箇所にレーザー光線を照射する照射手段２６と、照射時に、ストロー袋５が包装容器の側壁に密着するようにストロー袋５の接着箇所に風圧を付与する風圧付与手段２７とを備える。
図１に、この例によるストロー接着装置の照射手段２６及び風圧付与手段２７との実施例を概略的に示す。
照射手段２６は、９４０ｎｍの半導体レーザーのレーザー発生器（図示せず）と、カップリングした光ファイバー（ファイバーのコア径：０．６ｍｍ）２６ａと、照射ヘッド２６ｂと、照射ヘッドカバー２６ｃからなる。

風圧付与手段２７は、照射ヘッドカバー２６ｃから圧縮エアーを噴出し、そのエアー圧で、ストロー袋５のフィルムを容器１に密着させる。
照射ヘッドカバー２６ｃの鏡筒先端から圧縮エアーを噴出し、ストロー袋５のフィルムを容器壁に押し付けた瞬間、レーザーを照射して、加熱する。実施例では、５φの、エアーノズルから０．８ＫＰａのエアーを噴出し、３０ｗのレーザーを１０ｍｓｅｃ照射して、良好な溶着スポットを得る。

この実施例に於いて、接着箇所５ａに風圧を付与して非接触でストロー袋を包装容器の側壁に密着させる。
照射ヘッドからストロー袋５のフィルムの距離は、約１０ｍｍとし、略４φの溶着スポット径を得た。
この例では、先端からエアーを噴出するため、ストロー袋フィルムから蒸散したガス、塵、煙、ススがストロー袋フィルムに付着・混入することが無く、レーザー光線を照射する先端を汚すこともない。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

この発明によって、牛乳、ジュースなどの液体食品用包装容器にストローを接着することに利用することができる。

この発明によるストロー接着装置の照射手段及び風圧付与手段との実施例を概略的に示す側断面図である。 この発明によるストロー接着装置に使用されるストローアプリケータの概略正面図である。 この発明に使用できる包装容器及びストロー（ストロー袋入り）の一例を示す斜視図である。

１ 包装容器
５ ストロー袋
６ ストロー
２６ 照射手段
２７ 風圧付与手段

Claims (1)

1. 包材の最外層に熱接着性樹脂が使用された包装容器を搬送する搬送手段と、ストロー袋に包装されたストローを準備するストロー供給手段と、該ストローを該包装容器の側壁に該ストロー袋を介して接着する該包装容器の搬送方向における接着ステーションとを含むストロー接着装置であって、
   該ストロー袋が、透明又は半透明性かつ熱融着性フィルムからなり、
   該接着ステーションが、該包装容器の側壁に該ストロー袋と共に該ストローを当て、該ストロー袋の接着箇所にレーザー光線を照射する照射手段と、該照射時に、該ストロー袋が該包装容器の側壁に密着するように該ストロー袋の接着箇所に風圧を付与する風圧付与手段と、を備え、
   該照射手段が、短筒状照射口と、該筒状照射口の内に該接着箇所を臨むように配設されたレーザー光線の出射端と、該筒状照射口の内に該接着箇所を臨むように配設された該風圧付与手段からの吐出口と、を有する、
   ことを特徴とするストロー接着装置。